JP2011185096A - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の排気還流装置において、両方のＥＧＲガスを還流させている場合であっても、各ＥＧＲ装置の詰まり異常を判別する技術を提供する。
【解決手段】ＭＰＬ領域の場合に、オープンループ制御される低圧ＥＧＲ装置の低圧ＥＧＲ弁で強制的に低圧ＥＧＲ装置の低圧ＥＧＲガスの還流量を削減させ、その時にフィードバック制御される高圧ＥＧＲ装置の高圧ＥＧＲ弁が高圧ＥＧＲガスの還流量を増量させようとするときの高圧ＥＧＲ弁の開度が、高圧ＥＧＲ装置に詰まり異常が生じているか高圧ＥＧＲ装置が正常作動しているかの閾値となる第１所定開度以上となる場合に、高圧ＥＧＲ装置に詰まり異常が生じていると判定する（Ｓ１０６，Ｓ１０７）。
【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。

ターボチャージャのタービンより下流の排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込みターボチャージャのコンプレッサより上流の吸気通路へ当該低圧ＥＧＲガスを還流させる低圧ＥＧＲ装置と、タービンより上流の排気通路から排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして取り込みコンプレッサより下流の吸気通路へ当該高圧ＥＧＲガスを還流させる高圧ＥＧＲ装置とを備えるものが知られている。そして、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置を併用して低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方のＥＧＲガスを還流させる場合には、低圧ＥＧＲ装置の低圧ＥＧＲ弁をオープンループ制御し、高圧ＥＧＲ装置の高圧ＥＧＲ弁をフィードバック制御する技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２００７−３１５３７１号公報 特開２００８−２２３５５４号公報 特開２００７−２９２０２８号公報

ところで、低圧ＥＧＲ装置又は高圧ＥＧＲ装置を用いて低圧ＥＧＲガス又は高圧ＥＧＲガスのどちらか一方のＥＧＲガスを還流させる場合には、ＥＧＲガスのフィードバックを利用して目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との乖離幅からＥＧＲ装置の詰まり異常を判別することができる。
しかしながら、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置を併用して低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方のＥＧＲガスを還流させる場合には、どちらかのＥＧＲ装置に詰まり異常が発生していても、例えば特許文献１のように一方のＥＧＲ装置のＥＧＲ弁がフィードバック制御されるため、どちらか一方のＥＧＲ装置でその一方のＥＧＲガスを還流させる場合のように目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との乖離が発生しない。このため、両方のＥＧＲガスを還流させる場合には、従来、この状態では各ＥＧＲ装置の詰まり異常を判別することはできないと考えられていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の排気還流装置において、両方のＥＧＲガスを還流させている場合であっても、各ＥＧＲ装置の詰まり異常を判別する技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び前記内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンより下流の前記排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み、前記コンプレッサより上流の前記吸気通路へ当該低圧ＥＧＲガスを還流させる低圧ＥＧＲ装置であって、低圧ＥＧＲガスの還流量を還流量制御手段で制御する低圧ＥＧＲ装置と、
前記タービンより上流の前記排気通路から排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして取り込み、前記コンプレッサより下流の前記吸気通路へ当該高圧ＥＧＲガスを還流させる高圧ＥＧ
Ｒ装置であって、高圧ＥＧＲガスの還流量を還流量制御手段で制御する高圧ＥＧＲ装置と、
を備え、
前記低圧ＥＧＲ装置及び前記高圧ＥＧＲ装置を併用して低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方のＥＧＲガスを還流させる場合には、前記低圧ＥＧＲ装置と前記高圧ＥＧＲ装置とのどちらか一方の装置の前記還流量制御手段をオープンループ制御し、他方の装置の前記還流量制御手段をフィードバック制御する内燃機関の排気還流装置であって、
前記低圧ＥＧＲ装置及び前記高圧ＥＧＲ装置を併用して低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方のＥＧＲガスを還流させている場合に、前記オープンループ制御される前記一方の装置の前記還流量制御手段で強制的に前記一方の装置のＥＧＲガスの還流量を削減させ、その時に前記フィードバック制御される前記他方の装置の前記還流量制御手段がＥＧＲガスの還流量を増量させようとするときの前記還流量制御手段の制御値が、前記他方の装置に詰まり異常が生じているか正常作動しているかの閾値となる第１所定値以上となる場合に、前記他方の装置に詰まり異常が生じていると判定する第１異常判定手段を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置である。

ここで、第１所定値とは、他方の装置に詰まり異常が生じているか他方の装置が正常作動しているかの閾値であって、強制的に一方の装置のＥＧＲガスの還流量を削減させた時に他方の装置の還流量制御手段の制御値がそれ以上であると、他方の装置に詰まり異常が生じていると判定できる値である。

本発明によると、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置を併用して低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方のＥＧＲガスを還流させている場合であっても、フィードバック制御される他方の装置の詰まり異常を判別することができる。

前記第１異常判定手段は、前記低圧ＥＧＲ装置及び前記高圧ＥＧＲ装置を併用して低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方のＥＧＲガスを還流させている場合に、前記オープンループ制御される前記一方の装置の前記還流量制御手段で強制的に前記一方の装置のＥＧＲガスの還流量を削減させ、その時に前記フィードバック制御される前記他方の装置の前記還流量制御手段がＥＧＲガスの還流量を増量させようとするときの前記還流量制御手段の制御値が、前記他方の装置に詰まり異常が生じているか正常作動しているかの閾値となる第１所定値以上となりつつ予め定めた第１所定時間経過する場合に、前記他方の装置に詰まり異常が生じていると判定するとよい。

ここで、第１所定時間とは、予め定められた期間であり、上記制御値が第１所定値以上のままそれを経過すると、他方の装置に詰まり異常が生じているとより確実に判定できる時間である。

本発明によると、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置を併用して低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方のＥＧＲガスを還流させている場合であっても、フィードバック制御される他方の装置の詰まり異常をより確実に判別することができる。

前記低圧ＥＧＲ装置及び前記高圧ＥＧＲ装置を併用して低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方のＥＧＲガスを還流させている場合に、前記フィードバック制御される前記他方の装置の前記還流量制御手段の制御値が、前記一方の装置に詰まり異常が生じているか正常作動しているかの閾値となる第２所定値以上となる場合に、前記一方の装置に詰まり異常が生じていると判定する第２異常判定手段をさらに備えるとよい。

ここで、第２所定値とは、一方の装置に詰まり異常が生じているか一方の装置が正常作動しているかの閾値であって、他方の装置の還流量制御手段の制御値がそれ以上であると
、一方の装置に詰まり異常が生じていると判定できる値である。

本発明によると、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置を併用して低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方のＥＧＲガスを還流させている場合であっても、オープンループ制御される一方の装置の詰まり異常を判別することができる。

前記第２異常判定手段は、前記低圧ＥＧＲ装置及び前記高圧ＥＧＲ装置を併用して低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方のＥＧＲガスを還流させている場合に、前記フィードバック制御される前記他方の装置の前記還流量制御手段の制御値が、前記一方の装置に詰まり異常が生じているか正常作動しているかの閾値となる第２所定値以上となりつつ予め定めた第２所定時間経過する場合に、前記一方の装置に詰まり異常が生じていると判定するとよい。

ここで、第２所定時間とは、予め定められた期間であり、上記制御値が第２所定値以上のままそれを経過すると、一方の装置に詰まり異常が生じているとより確実に判定できる時間である。

本発明によると、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置を併用して低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方のＥＧＲガスを還流させている場合であっても、オープンループ制御される一方の装置の詰まり異常をより確実に判別することができる。

本発明によると、内燃機関の排気還流装置において、両方のＥＧＲガスを還流させている場合であっても、各ＥＧＲ装置の詰まり異常を判別することができる。

本発明の実施例１に係る内燃機関及びその吸気系・排気系の概略構成を示す図である。 実施例１に係る内燃機関の運転状態に対応した低圧ＥＧＲガスの還流と高圧ＥＧＲガスの還流との使い分けのパターンを示す図である。 実施例１に係るＥＧＲ制御方法を示す図である。 実施例１に係る高圧ＥＧＲ装置の詰まり異常を判別する様子を示す図である。 実施例１に係る低圧ＥＧＲ装置の詰まり異常を判別する様子を示す図である。 実施例１に係る詰まり異常判別ルーチンを示すフローチャートである。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
（内燃機関）
図１に、本発明の実施例１に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関、及びその吸気系・排気系の概略構成を示す。図１に示す内燃機関１は、ピストンと共に燃焼室を形成する気筒２を４つ有する水冷式の４ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。内燃機関１は、車両に搭載されている。各気筒２には、燃料としての軽油が供給され気筒２内へ軽油を適宜の量且つ適宜のタイミングで噴射する燃料噴射弁３が設けられている。内燃機関１には、吸気通路４及び排気通路５が接続されている。

（吸気系）
内燃機関１に接続された吸気通路４の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャのコンプレッサ６ａが配置されている。コンプレッサ６ａよりも上流の吸気通路４には、該吸気通路４内を流通する吸気の流量を調節する第１スロットル弁７が配置されている。この第１スロットル弁７は、電動アクチュエータにより開閉される。第１スロットル弁７よりも上流の吸気通路４には、該吸気通路４内を流通する新気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ８が配置されている。このエアフローメータ８により、内燃機関１に吸入される吸入空気量（新気量）が測定される。
コンプレッサ６ａよりも下流の吸気通路４には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ９が配置されている。インタークーラ９よりも下流の吸気通路４には、該吸気通路４内を流通する吸気の流量を調節する第２スロットル弁１０が配置されている。この第２スロットル弁１０は、電動アクチュエータにより開閉される。
これら吸気通路４及びそれに配置された機器が内燃機関１に吸気を取り入れるための吸気系を構成している。

（排気系）
一方、内燃機関１に接続された排気通路５の途中には、ターボチャージャのタービン６ｂが配置されている。タービン６ｂよりも下流の排気通路５には、排気浄化装置１１が配置されている。排気浄化装置１１は、酸化触媒と当該酸化触媒の後段に配置されたディーゼルパティキュレートフィルタ（以下単にフィルタという）とを有して構成される。フィルタには吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下単にＮＯｘ触媒という）が担持されている。
これら排気通路５及びそれに配置された機器が内燃機関１から排気を排出させるための排気系を構成している。

（低圧ＥＧＲ装置）
そして、内燃機関１には、排気通路５内を流通する排気の一部を低圧で吸気通路４へ還流（再循環）させる低圧ＥＧＲ装置３０が備えられている。本実施例では、低圧ＥＧＲ装置３０によって還流される排気を低圧ＥＧＲガスと称している。
低圧ＥＧＲ装置３０は、低圧ＥＧＲガスが流通する低圧ＥＧＲ通路３１と、低圧ＥＧＲ通路３１を流通する低圧ＥＧＲガスの還流量を制御する低圧ＥＧＲ弁３２と、低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ３３と、を有する。低圧ＥＧＲ弁３２が、本発明の還流量制御手段に対応する。
低圧ＥＧＲ通路３１は、排気浄化装置１１よりも下流側の排気通路５と、コンプレッサ６ａよりも上流かつ第１スロットル弁７よりも下流側の吸気通路４とを接続している。この低圧ＥＧＲ通路３１を通って、排気が低圧ＥＧＲガスとして低圧で内燃機関１へ送り込まれる。
低圧ＥＧＲ弁３２は、低圧ＥＧＲクーラ３３よりも下流の低圧ＥＧＲ通路３１に配置され、低圧ＥＧＲ通路３１の通路断面積を調整することにより、該低圧ＥＧＲ通路３１を流れる低圧ＥＧＲガスの流量を調節する。この低圧ＥＧＲ弁３２は、電動アクチュエータにより開閉される。
なお、低圧ＥＧＲガス流量の調節は、低圧ＥＧＲ弁３２の開度の調整以外の方法によって行うこともできる。例えば、第１スロットル弁７の開度を調整することにより、或いは不図示の排気絞り弁の開度を調節することにより、低圧ＥＧＲ通路３１の上流と下流との差圧を変化させ、これにより低圧ＥＧＲガスの流量を調節することができる。
低圧ＥＧＲクーラ３３は、低圧ＥＧＲ通路３１の途中に配置される。低圧ＥＧＲクーラ３３は、低圧ＥＧＲクーラ３３内を通過する低圧ＥＧＲガスと機関冷却水とで熱交換をして、低圧ＥＧＲガスの温度を低下させる。

（高圧ＥＧＲ装置）
一方、内燃機関１には、排気通路５内を流通する排気の一部を高圧で吸気通路４へ還流（再循環）させる高圧ＥＧＲ装置４０が備えられている。本実施例では、高圧ＥＧＲ装置
４０によって還流される排気を高圧ＥＧＲガスと称している。
高圧ＥＧＲ装置４０は、高圧ＥＧＲガスが流通する高圧ＥＧＲ通路４１と、高圧ＥＧＲ通路４１を流通する高圧ＥＧＲガスの還流量を制御する高圧ＥＧＲ弁４２と、を有する。高圧ＥＧＲ弁４２が、本発明の還流量制御手段に対応する。
高圧ＥＧＲ通路４１は、タービン６ｂよりも上流側の排気通路５と、第２スロットル弁１０よりも下流側の吸気通路４とを接続している。この高圧ＥＧＲ通路４１を通って、排気が高圧ＥＧＲガスとして高圧で内燃機関１へ送り込まれる。
高圧ＥＧＲ弁４２は、高圧ＥＧＲ通路４１に配置され、高圧ＥＧＲ通路４１の通路断面積を調整することにより、該高圧ＥＧＲ通路４１を流れる高圧ＥＧＲガスの流量を調節する。この高圧ＥＧＲ弁４２は、電動アクチュエータにより開閉される。
なお、高圧ＥＧＲガス流量の調節は、高圧ＥＧＲ弁４２の開度の調整以外の方法によって行うこともできる。例えば、第２スロットル弁１０の開度を調整することにより、高圧ＥＧＲ通路４１の上流と下流との差圧を変化させ、これにより高圧ＥＧＲガスの流量を調節することができる。また、ターボチャージャのタービン６ｂが可変容量型の場合には、タービン６ｂの流量特性を変更するノズルベーンの開度を調整することによっても高圧ＥＧＲガスの量を調節することができる。

（ＥＣＵ）
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１２が併設されている。ＥＣＵ１２は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
ＥＣＵ１２には、エアフローメータ８、機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１３、及び運転者がアクセルペダル１４を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１５が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１２に入力されるようになっている。
一方、ＥＣＵ１２には、燃料噴射弁３、第１スロットル弁７、第２スロットル弁１０、低圧ＥＧＲ弁３２、及び高圧ＥＧＲ弁４２の各アクチュエータが電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１２によりこれらの機器が制御される。このため、ＥＣＵ１２は、低圧ＥＧＲ弁３２や高圧ＥＧＲ弁４２の開度を常時認識している。

（ＥＧＲ制御）
そして、本実施例における内燃機関１では、図２に示すように、運転状態に応じて、低圧ＥＧＲガスの還流と高圧ＥＧＲガスの還流との使い分けを行っている。図２に、内燃機関１の運転状態に対応した低圧ＥＧＲガスの還流と高圧ＥＧＲガスの還流との使い分けのパターンを示す。図２の横軸は内燃機関１の機関回転数を表し、縦軸は内燃機関１の機関負荷を表している。高負荷と高回転の少なくともどちらかの運転状態においては、低圧ＥＧＲ装置３０のみを用いて低圧ＥＧＲガスの還流のみを行う。この低圧ＥＧＲガスの還流のみを行う領域をＬＰＬ領域という。中負荷の運転状態においては、低圧ＥＧＲ装置３０及び高圧ＥＧＲ装置４０を併用して低圧ＥＧＲガスの還流と高圧ＥＧＲガスの還流との両方を行う。この低圧ＥＧＲガスの還流と高圧ＥＧＲガスの還流との両方を行う領域をＭＰＬ領域という。低負荷の運転状態においては、高圧ＥＧＲ装置４０のみを用いて高圧ＥＧＲガスの還流のみを行う。この高圧ＥＧＲガスの還流のみを行う領域をＨＰＬ領域という。
これにより、ＨＰＬ領域では、応答性に優れる高圧ＥＧＲガスを還流させることで、ＥＧＲ運転の応答性を確保している。また、ＬＰＬ領域では、低温の低圧ＥＧＲガスを還流させて、ＥＧＲガスの温度が過剰に高温になることを抑制している。その結果、より広い運転状態で排気を還流するＥＧＲ運転を実現している。

（ＭＰＬ領域でのＥＧＲ制御）
ＭＰＬ領域では、上記のように低圧ＥＧＲ装置３０及び高圧ＥＧＲ装置４０を併用して
いる。ここで、ＭＰＬ領域では、低圧ＥＧＲ装置３０は、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を大きく開き大量の低圧ＥＧＲガスを還流する。一方、高圧ＥＧＲ装置４０は、低圧ＥＧＲガスによって吸気通路４の温度が過冷却されないように高圧ＥＧＲ弁４２の開度を小さく開き高温の高圧ＥＧＲガスを供給して温度調節する。
図３にＥＧＲ制御方法を示す。ＭＰＬ領域では、低圧ＥＧＲ弁３２を、各種センサの出力値を用いたマップ値からオープンループ制御する。一方、高圧ＥＧＲ弁４２を推定吸気Ｏ_２濃度からフィードバック制御する。
これに対し、ＬＰＬ領域では、高圧ＥＧＲ弁４２を全閉し、低圧ＥＧＲ弁３２を推定吸気Ｏ_２濃度からフィードバック制御する。ＨＰＬ領域では、低圧ＥＧＲ弁３２を全閉し、高圧ＥＧＲ弁４２を推定吸気Ｏ_２濃度からフィードバック制御する。

（ＥＧＲ装置の詰まり異常判別）
ところで、図３に示すＥＧＲ制御方法を用いているので、低圧ＥＧＲ装置３０又は高圧ＥＧＲ装置４０の一方の装置のみを用いて低圧ＥＧＲガス又は高圧ＥＧＲガスのどちらか一方のＥＧＲガスを還流させる、ＬＰＬ領域及びＨＰＬ領域の場合には、ＥＧＲガスのフィードバックを利用したフィードバック限界から生じる目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との乖離幅から各ＥＧＲ装置の詰まり異常を判別することができる。なお、詰まり異常とは、ＥＧＲ通路が異物の堆積や破損等により詰まり、ＥＧＲガスの還流量が目標流量よりも減少してしまうことである。
しかしながら、低圧ＥＧＲ装置３０及び高圧ＥＧＲ装置４０を併用して低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方のＥＧＲガスを還流させる、ＭＰＬ領域の場合には、どちらかのＥＧＲ装置に詰まり異常が発生していても、高圧ＥＧＲ装置４０の高圧ＥＧＲ弁４２がフィードバック制御されるため、どちらか一方のＥＧＲ装置でその一方のＥＧＲガスを還流させる場合のようにフィードバック限界による目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との乖離が発生しない。特に、ＭＰＬ領域では、通常、高圧ＥＧＲガスは少なめに供給されるため、詰まり異常発生時に高圧ＥＧＲ弁４２のフィードバック制御で補正できる範囲も広い。このため、ＭＰＬ領域の場合には、従来、この状態では各ＥＧＲ装置の詰まり異常を判別することはできないと考えられていた。このため、ＭＰＬ領域が継続してしまう運転状態においては、各ＥＧＲ装置の詰まり異常を判別することができず問題になると考えられていた。

これに対し本実施例では、ＭＰＬ領域の場合に、オープンループ制御される低圧ＥＧＲ装置３０の低圧ＥＧＲ弁３２を強制的に閉じ側にアクティブ制御して低圧ＥＧＲ装置３０の低圧ＥＧＲガスの還流量を削減させ、その時にフィードバック制御される高圧ＥＧＲ装置４０の高圧ＥＧＲ弁４２が高圧ＥＧＲガスの還流量を増量させようとするときの高圧ＥＧＲ弁４２の開度（制御値）が、高圧ＥＧＲ装置４０に詰まり異常が生じているか高圧ＥＧＲ装置４０が正常作動しているかの閾値となる第１所定開度以上となりつつ予め定めた第１所定時間経過する場合に、高圧ＥＧＲ装置４０に詰まり異常が生じていると判定するようにした。
ここで、第１所定開度とは、本発明の第１所定値に対応し、高圧ＥＧＲ装置４０に詰まり異常が生じているか高圧ＥＧＲ装置４０が正常作動しているかの閾値であって、強制的に低圧ＥＧＲ装置３０の低圧ＥＧＲガスの還流量を削減させた時に高圧ＥＧＲ装置４０の高圧ＥＧＲ弁４２の開度がそれ以上の開度であると、高圧ＥＧＲ装置４０に詰まり異常が生じていると判定できる値である。第１所定時間とは、予め定められた期間であり、上記高圧ＥＧＲ弁４２の開度が第１所定開度以上のままそれを経過すると、高圧ＥＧＲ装置４０に詰まり異常が生じているとより確実に判定できる時間である。

上述したように、ＭＰＬ領域の場合に、高圧ＥＧＲ装置４０が還流する高圧ＥＧＲガスの還流量は少ない。このため、高圧ＥＧＲ装置４０に詰まり異常が発生しても、大量の低圧ＥＧＲガスを還流しているので、高圧ＥＧＲ弁４２の開度や、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧ
Ｒ率との差に影響が現れない。
図４に高圧ＥＧＲ装置４０の詰まり異常を判別する様子を示す。そこで、図４に示すように、まず低圧ＥＧＲ弁３２の開度を閉じ側に強制的にアクティブ制御する。すると、その時に、目標ＥＧＲガスの還流量を確保しようとしてフィードバック制御される高圧ＥＧＲ装置４０の高圧ＥＧＲ弁４２が不足分を補正するために高圧ＥＧＲガスの還流量を増量させようとする。
これにより、高圧ＥＧＲ装置４０が正常作動していれば、実線で示すように、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が第１所定開度よりも低開度で開き側に制御される。結果、後述のように異常の有無が確認でき、かつ、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を閉じ側にアクティブ制御したことによるＥＧＲガス不足の異常も防ぐことができる。
一方、高圧ＥＧＲ装置４０に詰まり異常が発生していると、高圧ＥＧＲ弁４２をフィードバック制御しても補正できなくなり、破線で示すように、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が第１所定開度以上の開いた実際にはあり得ない開度若しくは全開張り付き状態となる。また、このとき目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との乖離も生じる場合もある。よって、このような状態の場合に、高圧ＥＧＲ装置４０に詰まり異常が発生していると判定できる。そしてこのような状態が第１所定時間経過した場合には、高圧ＥＧＲ装置４０に詰まり異常が発生しているとより確実に判定できる。
これによると、ＭＰＬ領域の場合であっても、フィードバック制御される高圧ＥＧＲ装置４０の詰まり異常を判別することができる。

また本実施例では、ＭＰＬ領域の場合に、フィードバック制御される高圧ＥＧＲ装置４０の高圧ＥＧＲ弁４２の開度（制御値）が、低圧ＥＧＲ装置３０に詰まり異常が生じているか低圧ＥＧＲ装置３０が正常作動しているかの閾値となる第２所定開度以上となりつつ予め定めた第２所定時間経過する場合に、低圧ＥＧＲ装置３０に詰まり異常が生じていると判定するようにした。
ここで、第２所定開度とは、本発明の第２所定値に対応し、低圧ＥＧＲ装置３０に詰まり異常が生じているか低圧ＥＧＲ装置３０が正常作動しているかの閾値であって、ＭＰＬ領域において高圧ＥＧＲ装置４０の高圧ＥＧＲ弁４２の開度がそれ以上であると、低圧ＥＧＲ装置３０に詰まり異常が生じていると判定できる値である。第２所定時間とは、予め定められた期間であり、上記高圧ＥＧＲ弁４２の開度が第２所定開度以上のままそれを経過すると、低圧ＥＧＲ装置３０に詰まり異常が生じているとより確実に判定できる時間である。

ＭＰＬ領域では、低圧ＥＧＲガスの目標還流量が多いので、低圧ＥＧＲ装置３０に詰まり異常が発生すると、高圧ＥＧＲガスの還流量を増量して補おうとする。図５に低圧ＥＧＲ装置３０の詰まり異常を判別する様子を示す。このため、図５に示すように、低圧ＥＧＲ装置３０に詰まり異常が発生していると、ＭＰＬ領域の通常状態において、破線で示すように、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が第２所定開度以上の開いた開度となる。よって、このような状態の場合に、高圧ＥＧＲ装置４０に詰まり異常が発生していると判定できる。そしてこのような状態が第２所定時間経過した場合に、高圧ＥＧＲ装置４０に詰まり異常が発生しているとより確実に判定できる。ただし、このとき目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との乖離は生じない。
一方、低圧ＥＧＲ装置３０に詰まり異常が発生していないと、ＭＰＬ領域の通常状態において、実線で示すように、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が第２所定開度よりも閉じた開度に維持される。
これによると、ＭＰＬ領域の場合であっても、オープンループ制御される低圧ＥＧＲ装置３０の詰まり異常を判別することができる。

（詰まり異常判別ルーチン）
本実施例に係る両ＥＧＲ装置の詰まり異常を判別する詰まり異常判別ルーチンについて
説明する。図６は本実施例に係る詰まり異常判別ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１２によって、所定の時間毎に繰り返し実行される。
Ｓ１０１では、内燃機関１の運転状態がＭＰＬ領域であるか否か判別する。
ここでの判別は、クランクポジションセンサ１３が検出する機関回転数とアクセル開度センサ１５が検出する機関負荷とを予め実験などにより求められた図２に示すマップに取り込み、ＭＰＬ領域であり、ＭＰＬ領域での低圧ＥＧＲ装置３０及び高圧ＥＧＲ装置４０を併用したＥＧＲ制御が行われているか否かで判断する。
Ｓ１０１においてＭＰＬ領域であると肯定判定された場合には、Ｓ１０２へ移行する。Ｓ１０１においてＭＰＬ領域ではないと否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。
Ｓ１０２では、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が第２所定開度以上、かつ、その状態が第２所定時間経過したか否かを判別する。
Ｓ１０２において肯定判定された場合には、Ｓ１０３へ移行する。Ｓ１０２において否定判定された場合には、Ｓ１０４へ移行する。
Ｓ１０３では、低圧ＥＧＲ装置３０の詰まり異常が発生していると判定する。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。
Ｓ１０２及びＳ１０３を実行するＥＣＵ１２が、本発明の第２異常判定手段に対応する。
Ｓ１０４では、低圧ＥＧＲ装置３０が正常作動していると判定する。
Ｓ１０４に引き続くＳ１０５では、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を閉じ側へ強制的にアクティブ制御する。
Ｓ１０５に引き続くＳ１０６では、Ｓ１０５の処理中において、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が第１所定開度以上、かつ、その状態が第１所定時間経過したか否かを判別する。
Ｓ１０６において肯定判定された場合には、Ｓ１０７へ移行する。Ｓ１０６において否定判定された場合には、Ｓ１０８へ移行する。
Ｓ１０７では、高圧ＥＧＲ装置４０の詰まり異常が発生していると判定する。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。
Ｓ１０５〜Ｓ１０７を実行するＥＣＵ１２が、本発明の第１異常判定手段に対応する。
Ｓ１０８では、低圧ＥＧＲ装置３０が正常作動していると判定する。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。
以上本ルーチンによると、ＭＰＬ領域の場合であっても、低圧ＥＧＲ装置３０又は高圧ＥＧＲ装置４０の詰まり異常を判別することができる。

本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。
上述の実施例では、オープンループ制御される低圧ＥＧＲ装置と高圧ＥＧＲ装置とのどちらか一方の装置の還流量制御手段は、低圧ＥＧＲ弁であり、フィードバック制御される他方の装置の還流量制御手段は、高圧ＥＧＲ弁であった。しかしこれに限られない。オープンループ制御されるのが高圧ＥＧＲ弁であり、フィードバック制御されるのが低圧ＥＧＲ弁であってもよい。また、還流量制御手段は、弁以外の流量調整部材であってもよい。

１…内燃機関、２…気筒、３…燃料噴射弁、４…吸気通路、５…排気通路、６ａ…コンプレッサ、６ｂ…タービン、７…スロットル弁、８…エアフローメータ、９…インタークーラ、１０…スロットル弁、１１…排気浄化装置、１２…ＥＣＵ、１３…クランクポジションセンサ、１４…アクセルペダル、１５…アクセル開度センサ、３０…低圧ＥＧＲ装置、３１…低圧ＥＧＲ通路、３２…低圧ＥＧＲ弁、３３…低圧ＥＧＲクーラ、４０…高圧ＥＧＲ装置、４１…高圧ＥＧＲ通路、４２…高圧ＥＧＲ弁

Claims (4)

1. 内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び前記内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
   前記タービンより下流の前記排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み、前記コンプレッサより上流の前記吸気通路へ当該低圧ＥＧＲガスを還流させる低圧ＥＧＲ装置であって、低圧ＥＧＲガスの還流量を還流量制御手段で制御する低圧ＥＧＲ装置と、
   前記タービンより上流の前記排気通路から排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして取り込み、前記コンプレッサより下流の前記吸気通路へ当該高圧ＥＧＲガスを還流させる高圧ＥＧＲ装置であって、高圧ＥＧＲガスの還流量を還流量制御手段で制御する高圧ＥＧＲ装置と、
   を備え、
   前記低圧ＥＧＲ装置及び前記高圧ＥＧＲ装置を併用して低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方のＥＧＲガスを還流させる場合には、前記低圧ＥＧＲ装置と前記高圧ＥＧＲ装置とのどちらか一方の装置の前記還流量制御手段をオープンループ制御し、他方の装置の前記還流量制御手段をフィードバック制御する内燃機関の排気還流装置であって、
   前記低圧ＥＧＲ装置及び前記高圧ＥＧＲ装置を併用して低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方のＥＧＲガスを還流させている場合に、前記オープンループ制御される前記一方の装置の前記還流量制御手段で強制的に前記一方の装置のＥＧＲガスの還流量を削減させ、その時に前記フィードバック制御される前記他方の装置の前記還流量制御手段がＥＧＲガスの還流量を増量させようとするときの前記還流量制御手段の制御値が、前記他方の装置に詰まり異常が生じているか正常作動しているかの閾値となる第１所定値以上となる場合に、前記他方の装置に詰まり異常が生じていると判定する第１異常判定手段を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
2. 前記第１異常判定手段は、前記低圧ＥＧＲ装置及び前記高圧ＥＧＲ装置を併用して低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方のＥＧＲガスを還流させている場合に、前記オープンループ制御される前記一方の装置の前記還流量制御手段で強制的に前記一方の装置のＥＧＲガスの還流量を削減させ、その時に前記フィードバック制御される前記他方の装置の前記還流量制御手段がＥＧＲガスの還流量を増量させようとするときの前記還流量制御手段の制御値が、前記他方の装置に詰まり異常が生じているか正常作動しているかの閾値となる第１所定値以上となりつつ予め定めた第１所定時間経過する場合に、前記他方の装置に詰まり異常が生じていると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。
3. 前記低圧ＥＧＲ装置及び前記高圧ＥＧＲ装置を併用して低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方のＥＧＲガスを還流させている場合に、前記フィードバック制御される前記他方の装置の前記還流量制御手段の制御値が、前記一方の装置に詰まり異常が生じているか正常作動しているかの閾値となる第２所定値以上となる場合に、前記一方の装置に詰まり異常が生じていると判定する第２異常判定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気還流装置。
4. 前記第２異常判定手段は、前記低圧ＥＧＲ装置及び前記高圧ＥＧＲ装置を併用して低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方のＥＧＲガスを還流させている場合に、前記フィードバック制御される前記他方の装置の前記還流量制御手段の制御値が、前記一方の装置に詰まり異常が生じているか正常作動しているかの閾値となる第２所定値以上となりつつ予め定めた第２所定時間経過する場合に、前記一方の装置に詰まり異常が生じていると判定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気還流装置。

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